一個有助于培養物理思維的簡單的教材實驗

摘 要：本文擬通過蘇科版《物理》8年級上冊教材的引言部分安排的活動“觀察有趣的物理現象?？匆豢撮L蠟燭先滅，還是短蠟燭先滅？。猜一猜，用酒精燈加熱盛水燒瓶的頸部，小金魚會怎樣？”通過這組實驗的教學談談本人的嘗試，供同行參考。并逐漸讓學生懂得進行科學探究一般需要做這樣一些事：發現并提出問題，做出猜想和假設，制定計劃與設計實驗，通過認真仔細觀察、實驗等途徑來收集證據，評價證據是否支持猜想和假設，得出結論或提出新的問題。在科學家探究的過程中，交流和合作也是不可缺少的環節。科學探究不僅對科學家研究科學問題是需要的，對于我們學習物理、解決日常生活中的問題也是需要的。

關鍵詞：初中物理實驗 探究學習 物理教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2012）11（b）-0175-01蘇科版《物理》8年級上冊教材的引言部分安排了活動“觀察有趣的物理現象?？匆豢撮L蠟燭先滅，還是短蠟燭先滅？猜一猜，用酒精燈加熱盛水燒瓶的頸部，小金魚會怎樣？”這組實驗是物理學的第一堂課的第一個實驗對培養學生對物理學的興趣非常關鍵，相信想把物理教好的教師一定會認真地對待，想方設法設計好上好這第一堂課?，F就“觀察有趣的物理現象—— 哪一支蠟燭先滅”的教學談談本人的嘗試，供同行參考。

開場白后，請同學們觀察有趣的物理現象，擺好鐘罩和蠟燭先不著急點燃，而是請學生猜測的兩支蠟燭點燃后，用一只透明玻璃罩蓋在蠟燭上，哪一支蠟燭先滅？要求學生記錄自己的猜測結論，給學生講解背景知識：蠟燭燃燒需要氧氣，燃燒后會生成二氧化碳氣體。在通常情況下，二氧化碳氣體比氧氣和空氣都“重”（即二氧化碳氣體的密度較大）。

提問學生的猜測結論并分組為高的先滅和矮的先滅兩組（很少有猜測同時滅的）。請兩組分別說出猜測的理由，歸納猜測的理由。矮的先滅組的理由：蠟燭熄滅的原因是缺氧，缺氧的原因是燃燒時產生的二氧化碳氣體比空氣重（即密度大），二氧化碳氣體下沉，由此可推斷矮的蠟燭先滅；高的先滅的理由：蠟燭燃燒時要消耗氧氣，放出二氧化碳，由于二氧化碳氣體溫度較高，向上浮，使玻璃罩上部充滿二氧化碳氣體，所以高的蠟燭先滅。

教師作點評：究竟是高的蠟燭先滅還是短的蠟燭先滅？需要我們做出一種判斷，這種判斷可能是正確的，也可能是錯誤的，在沒有得到事實的檢驗以前，只能是一種假設。為了使所提出的假設可靠程度更大些，思考的時候，應該力求有科學的根據。你的想法與誰的相同呢？你是否還有另外的想法呢？

做演示實驗（如果條件許可，最好安排分組實驗且給不同高度組別的蠟燭，在氣溫合適的時候可能得出兩種結果甚至出現同時熄滅的可能）檢驗，看一看，實驗的結果是否支持你的猜測？（結果出來部分猜對的自然興高采烈，錯的可能唏噓哀嘆。）

教師提出思考題的要求：想一想，“哪一支蠟燭先熄滅”與哪些因素有關？你是否都考慮到了？能否收集更多的證據來支持你進一步的考慮。學生可能的解釋會有，與玻璃罩的大小有關：當玻璃罩較小時，高的蠟燭先滅；而當玻璃罩較大時，矮的蠟燭先滅。

檢驗：換一比玻璃罩小的大燒杯試一試，看哪一支蠟燭先熄滅？

啟示：在上述活動過程中，你覺得哪些問題還值得進一步探究（氣溫、玻璃罩與底座的密封性、蠟燭的粗細品質優劣）？關于科學探究你有哪些新的認識？通過這一活動讓學生經歷科學探究過程，體驗科學探究方法。

筆者曾在不同季節，采用不同高度的蠟燭，嘗試加進考慮外界溫度等因素做了一組實驗，結果如表1。

結果顯示：在不同外部條件下，高矮蠟燭熄滅的先后各異。而后滅者的表現非常有趣：先變暗又變亮再暗才滅，且滅時還有一縷白煙直線上升！有時會反復暗亮暗亮幾次才熄滅。

另低溫的幾組（10.0℃、11.5℃）用冷水淋玻璃罩降溫可使高的先滅組變成矮的先滅；夏天室溫高時都是高的先滅。

這組實驗看似簡單，實際可開發的空間十分大，完全可帶領學生在接下來的初中兩年內通過不斷更改變量反復做這個實驗，培養學生全面考慮一切可能的影響因素的物理思維。在我已做了系列實驗后，教學處理上靈活多變，第一次課展示“高的先滅”和“矮的先滅”兩種情形，并宣布封存器材，講明要到寒假前再來做做這個實驗，看看會有啥變化沒有？屆時選擇最冷的早晨再做實驗，可以出現“高的先滅”變成“矮的先滅”了；化學上學過了燃燒知識之后，再來溫習此組實驗讓學生試著解釋實驗原理，學了密度知識再次請學生分析此實驗，學完歐姆定律引進固定變量法的科學研究方法后再次請學生分析此實驗現象差異的原由，可以由此指出，同學們將來上了大學后知識水平更高研究手段豐富了甚至可以設置邊界條件建立數學模型可以求解有關問題，消防專業的是否可以根據灰燼的不同鑒定火災的起因等（玻璃罩熄滅的蠟燭芯燼為粉狀白灰，吹滅的為黑立柱），逐漸讓學生懂得進行科學探究一般需要做這樣一些事：發現并提出問題，做出猜想和假設，制定計劃與設計實驗，通過認真仔細觀察、實驗等途徑來收集證據，評價證據是否支持猜想和假設，得出結論或提出新的問題。在科學家探究的過程中，交流和合作也是不可缺少的環節?？茖W探究不僅對科學家研究科學問題是需要的，對于我們學習物理、解決日常生活中的問題也是需要的。